第5章 微练25 人造卫星 宇宙速度(教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

该高中物理高考复习讲义聚焦人造卫星、宇宙速度等核心考点，以万有引力定律为基础，按公式推导、轨道参量比较、实际卫星应用的逻辑层次组织知识，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生构建卫星运动问题的分析框架。 资料以真题案例为载体，如2023广东卷行星运动题，引导学生通过模型建构（卫星匀速圆周运动模型）和科学推理（参量公式推导）深化物理观念，设置单选基础、多选提升、非选择综合的分层练习，助力学生高效突破难点，为教师把控复习节奏提供实用指导。

微练25　人造卫星　宇宙速度 　 一、选择题(1~7题为单项选择题，8~9题为多项选择题) 1.(2024·潮州模拟)如图所示，飞船从低轨道1变轨至高轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑飞船的质量变化，则对与飞船有关的物理量变化判断正确的是(D) A.动能变大 B.向心加速度变大 C.角速度变大 D.运行周期变大 解析　根据题意，由万有引力提供向心力有=m=mω2r=mr=ma，解得v=，ω=，T=，a=，由于飞船从低轨道1变轨至高轨道2，r变大，则向心加速度变小，角速度变小，运行周期变大，线速度变小，由公式Ek=mv2可知，动能变小，D项正确。 2.我国是第三个同时拥有静止气象卫星和极轨气象卫星的国家。静止气象卫星是一种同步卫星;极轨气象卫星轨道为圆形，其轨道平面与地球赤道平面垂直，则(A) A.极轨气象卫星和静止气象卫星的线速度都小于7.9 km/s B.极轨气象卫星受地球的万有引力一定大于静止气象卫星受地球的万有引力 C.极轨气象卫星和静止气象卫星轨道中心不在同一点 D.极轨气象卫星和静止气象卫星与地心的连线单位时间扫过的面积相等 解析　7.9 km/s是地球第一宇宙速度，指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。由卫星运行速度公式v=，由于极轨气象卫星和静止气象卫星离地面有一定高度，做圆周运动半径大于r，则可知线速度小于第一宇宙速度，如果大于第一宇宙速度卫星轨道会变成椭圆，A项正确;由于卫星质量关系不知，则无法比较极轨气象卫星受地球的万有引力与静止气象卫星受地球的万有引力的大小关系，B项错误;极轨气象卫星和静止气象卫星轨道中心都在地球的地心上，C项错误;由开普勒第二定律可知，极轨气象卫星与地心的连线在每秒内扫过的面积相等;静止气象卫星与地心的连线在每秒内扫过的面积相等，但前后两者不一定相等，D项错误。 3.卫星“墨子”成功进入离地面高度为500 km的预定圆形轨道，实现了卫星和地面之间的量子通信。此前我国成功发射了第23颗北斗导航卫星G7，G7属地球同步卫星。下列说法正确的是(C) A.“墨子”的运行速度大于7.9 km/s B.北斗G7可定点于北京上方 C.“墨子”的周期比北斗G7小 D.“墨子”的向心加速度比北斗G7小 解析　卫星“墨子”做圆周运动，根据万有引力提供向心力，有G=，解得v=，轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度的轨道半径为地球的半径，所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，所以“墨子”的运行速度小于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，A项错误;地球同步卫星只能定点于赤道正上方，则北斗G7不可能定点于北京上方，B项错误;根据G=mr，解得T=，“墨子”的周期比北斗G7小，C项正确;根据G=ma，解得卫星的向心加速度a=，“墨子”的向心加速度比北斗G7大，D项错误。 4.(2023·广东卷)如图甲所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图乙所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是(B) A.周期为2t1-t0 B.半径为 C.角速度的大小为 D.加速度的大小为 解析　由图乙可知探测器探测到Q的亮度随时间变化的周期为T=t1-t0，则P的公转周期为t1-t0，A项错误;P绕恒星Q做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得=mr，解得半径为r==，B项正确;P的角速度为ω==，C项错误;P的加速度大小为a=ω2r=·=·，D项错误。 5.(2025·深圳模拟)科学家发现某巨大类地行星，其质量为地球的18倍，直径为地球的2倍，假设该星球与地球均可视作密度均匀的球体。已知地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，下列关于该巨大类地行星的说法正确的是(B) A.第一宇宙速度为9v B.表面的重力加速度为4.5 g C.人类到达该星球质量将增大 D.人类到达该星球惯性将增大 解析　根据万有引力提供向心力有=m，第一宇宙速度v=，由题意可知M1=18M，R1=2R，得到v1=3v，A项错误;根据物体在星球表面重力近似等于所受万有引力，即=mg，得=g，解得g1=4.5g，B项正确;质量是物体的基本属性，与环境无关，质量又是惯性的唯一量度，C、D两项错误。 6.(2025·汕头模拟)牛顿认为地球对物体的引力与天体间的引力具有相同的性质，即可满足“平方反比”规律。假设月球绕地球做圆周运动的半径为60R(R为地球半径)，同样质量的物体移至月球轨道，引力大小应减小到地面附近引力大小的，月球轨道处的加速度大小应为地面处重力加速度大小的。已知地球表面重力加速度大小为g，忽略地球自转，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为(B) A.120π B.120π C.120π D.120π 解析　地球表面的重力加速度大小为g，月球绕地球公转的向心加速度大小为a=g，由圆周运动公式a=·60R，解得T=120π，B项正确。 7.人造卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H，h<H，两卫星共面且旋转方向相同。某时刻卫星a恰好出现在赤道上某建筑物c的正上方，设地球赤道半径为R，地面重力加速度为g则(C) A.a、b线速度大小之比为 B.a、c角速度之比为 C.b、c向心加速度大小之比 D.a下一次通过c正上方所需时间等于 解析　绕地球运行的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，设卫星的线速度为v，则G=m，所以v=，a、b线速度大小之比为，A项错误;设卫星的角速度为ω，根据万有引力提供向心力G=mω2r，得ω=，所以=，又由于同步卫星b的角速度与c的角速度相同，所以=，B项错误;同步卫星b的角速度与c的角速度相同，根据a=ω2r可得=，C项正确;设经过时间t卫星a再次通过建筑物c上方，根据数学知识有(ωa-ωc)t=2π，又mg=，解得t===，D项错误。 8.(2024·广东卷)如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以60 m/s的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1 000 kg，背罩质量为50 kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取g=10 m/s2。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有(AC) A.该行星表面的重力加速度大小为4 m/s2 B.该行星的第一宇宙速度为7.9 km/s C.“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为80 m/s2 D.“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30 kW 解析　在星球表面，根据G=mg，可得g=，行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取g=10 m/s2，可得该行星表面的重力加速度大小g'=4 m/s2，A项正确;在星球表面上空，根据万有引力提供向心力G=m可得星球的第一宇宙速度v=，行星的质量和半径分别为地球的和，可得该行星的第一宇宙速度v行=v地，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，所以该行星的第一宇宙速度v行=×7.9 km/s，B项错误;“背罩分离”前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分析，可知探测器与保护背罩之间的作用力F=mg'=4 000 N，“背罩分离”后，背罩所受的合力大小为4 000 N，对背罩，根据牛顿第二定律F=m'a，解得a=80 m/s2，C项正确;“背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率P=mg'v=1 000×4×60 W=240 kW，D项错误。 9.(2025·佛山模拟)我国北斗卫星导航系统定位精度可达米级，如图P点是北纬37°(即θ=37°)地球表面上一颗等待发射的卫星，质量相同的北斗导航卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，卫星B是地球静止轨道卫星(同步地球卫星)。某时刻P、A、B、O在同一平面内，其中O、P、A在一条直线上，且OA垂直AB，则(AC) A.三颗卫星中角速度最大的是A卫星 B.三颗卫星中线速度最大的是B卫星 C.卫星A、B的加速度之比25∶16 D.卫星A、B的动能之比25∶16 解析　P点卫星随地球自转和卫星B公转都做圆周运动，其角速度大小相等，卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有=ma=m=mω2r，比较卫星的运动参量可知ωP=ωB<ωA，vP<vB<vA，A项正确，B项错误;由a=，卫星A、B的加速度之比aA∶aB=∶=25∶16，C项正确;由v=，可得vA∶vB=∶=∶，卫星A、B的动能之比EkA∶EkB=5∶4，D项错误。 二、非选择题 10.2024年6月2日上午6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体在鹊桥二号中继星支持下，成功着陆在月球背面南极的艾特盆地，已知地球质量是月球质量的p倍，地球半径是月球半径的q倍。忽略星球自转的影响。求: (1)月球表面与地球表面的重力加速度大小的比值; (2)月球与地球的第一宇宙速度的比值。 解析　(1)设地球半径为R，月球半径为r，则在地球表面有G=mg地， 解得地球表面的重力加速度大小为g地=， 同理可得月球表面的重力加速度大小为g月=， 则有==。 (2)设地球的第一宇宙速度v1，则有 =m， 解得v1==， 同理可知月球表面第一宇宙速度 v2==， 则有==。 答案　(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$